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收稿日期 :2001 - 10 - 25 作者簡介 :宋建軍 (1971 - ) ,男 ,太原重型機(jī)械學(xué)院在讀研究生。研究方向為機(jī)械 CAD/ CAM。 第 23 卷 第 2 期 太 原 重 型 機(jī) 械 學(xué) 院 學(xué) 報 Vol. 23 2 2002 年 6 月 J OURNAL OF TAIYUAN HEAV Y MACHIN ER Y INSTITU TE J un. 2002 文章編號 :1000 - 159X(2002) 02 - 0156 - 04 汽車虛擬設(shè)計中 U G的應(yīng)用 宋建軍 , 杜詩文 , 閆獻(xiàn)國 (太原重型機(jī)械學(xué)院 ,太原 030024) 摘 要 :三維模型虛擬設(shè)計是機(jī)械設(shè)計的必然趨勢 ,本文闡述了三維設(shè)計軟件 U G在 生成汽車的各部件中的應(yīng)用 ,實現(xiàn)了 U G環(huán)境下三維汽車模型虛擬裝配過程。實踐證明 , 采用 U G軟件可以把機(jī)械設(shè)計從“二維平面”設(shè)計引入到“三維世界”。 關(guān)鍵詞 :U G汽車建模 ;虛擬設(shè)計 中圖分類號 : TP391. 9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :A 0 前言 汽車的設(shè)計是現(xiàn)代設(shè)計中非常復(fù)雜的一種技 術(shù) 。隨著汽車進(jìn)入千家萬戶 ,人們對它的要求也愈 來愈高。按照傳統(tǒng)設(shè)計方法 ,只有成品出來后人們 才能發(fā)現(xiàn)其中不足 ,這樣不僅成本居高不下、開發(fā) 周期也不能縮短。虛擬技術(shù)是近年來發(fā)展起來的 一種新型技術(shù)。本文介紹的是美國 U GS 公司開發(fā) 的 U G軟件 ,該軟件大大地節(jié)約了開發(fā)時間 ,又能實 現(xiàn)虛擬裝配和生產(chǎn) ,發(fā)現(xiàn)問題及時解決 ,極大地推 動了機(jī)械制造業(yè)的自動化。 1 UG軟件的應(yīng)用 Unigraphics 是一個交互式 CAD/ CAM (計算機(jī) 輔助設(shè)計和計算機(jī)輔助制造 ) 系統(tǒng)。 CAD 功能實現(xiàn) 了目前制造行業(yè)中常規(guī)的工程技術(shù)、設(shè)計和繪圖功 能的自動化。 CAM 功能則為使用 Unigraphics 設(shè)計 模型描繪完成部分的現(xiàn)代機(jī)器工具提供 NC 編程技 術(shù)。利用它強(qiáng)大的混合式繪圖結(jié)構(gòu) ,用戶就能夠方 便在繪制出復(fù)雜的實體以及造型特征。 Unigraphics 是一個全三維 ,雙精度系統(tǒng) ,可以用它來精確描繪 幾乎任何幾何形狀。將這些形狀結(jié)合起來 ,就可以 設(shè)計、分析產(chǎn)品以及繪圖。 2 汽車的三維建模過程 1) 在汽車工業(yè)快速發(fā)展的今天 ,不僅需要良好 的機(jī)械性能 ,其造型也越來越被廣泛關(guān)注。流線型 車身既能提高其性能 ,也非常有現(xiàn)代氣息。并且可 根據(jù)用戶要求快速設(shè)計外型。使用曲線、點生成曲 面在 U G 中可以利用 CURV E 模塊或 EXPRES2 SION (表達(dá)式 ) 模塊實現(xiàn)。如點構(gòu)面 ,穿越曲面、編 織曲面等。美國波公司 ,通用公司等 ,都用 U G 軟 件。在 U G 中三維建模 ( Modeling) 如圖 1。打開 feature (實體命令 )在 Modeling 下即可繪制實體。 2) 選擇實體模型后 ,根據(jù)工藝流程及設(shè)計規(guī)程 繪制實體圖。打開 CURV E (曲線模板 ) 命令 ,單擊 basic Curve 圖標(biāo) ,打開 basic Curve 圖框 ,利用 line 命 令生成基本框線 ,利用 EDIT 編輯命令對曲線進(jìn)行 修剪 ,縫合成連續(xù)曲線。打開實體拉伸命令對其進(jìn) 圖 1 建模菜單 Fig. 1 Modeling menu 行拉伸。用布爾運(yùn)算使各部分聯(lián)合、相減生成實 體。在進(jìn)行布爾運(yùn)算時 ,如果是一個實體與另一個 實體相結(jié)合 ,盡可能用 UNITE,這樣在編輯時能把 它作為一個整體來編輯。然后挖空實體 ,根據(jù)工藝 要求倒圓角。 3) 對其進(jìn)行特性編輯。打開 V IEW 菜單來選 取部件的特性參數(shù) ,如材料、質(zhì)量、光滑度、顏色等。 生成部件如圖 2 : 圖 2 汽車底盤 Fig. 2 Car chassis 其它部件如車身同理。 3 汽車的虛擬裝配 U G的模擬裝配功能特別強(qiáng)大 ,它可以使零部 件靈活地配對和定位 ,并保持關(guān)聯(lián)性。在裝配過程 中可以進(jìn)行零部件的設(shè)計和編輯。隨時發(fā)現(xiàn)問題 隨時解決 ,當(dāng)改變零件圖時組裝圖會自動更改。 U G/ REAL IT Y在對產(chǎn)品功能方面進(jìn)行實時模擬的 同時可以對產(chǎn)品進(jìn)行評估 ,能根據(jù)部件的運(yùn)動裝配 的步驟和在部件內(nèi)部的漫游建立動畫。 U G/ RE2 AL IT Y允許建立運(yùn)動副、顯示連接處的滑動或轉(zhuǎn)動 部件 ,并模仿真實運(yùn)動 ,對裝配行為和裝配順序提 出建議。 U G軟件采用虛擬裝配模式。該模式有以下幾 個優(yōu)點 : 由于是鏈接部件而不是復(fù)制部件到裝配。因 此 ,裝配時要求的內(nèi)存空間少。 裝配中不需要編輯的下層部件可簡化顯示 , 提高顯示速度。 當(dāng)構(gòu)成裝配的部件修改時 ,裝配自動更新。 汽車的模擬組裝。首先建立一個新文件 ,點擊 Assemblies圖標(biāo)出現(xiàn)。在其中先擇 Edit Structure , 出現(xiàn)如圖 3 所示對話框。 圖 3 裝配對話框 Fig. 3 Assembliy dialog 當(dāng)單擊 Add 后出現(xiàn)組件選項 ,打開 Select Part 對話框 ,在該對話框中單擊 Choose Part Files 按鈕 , 打開 Part Name 對話框 ;按照裝配工藝流程選擇一 個恰當(dāng)?shù)牧慵募?,然后單擊 O K 按鈕 ,打開 Add Existing Part 對話框 ;在該對話框中單擊 O K按鈕 , 打開 Point Subfunction 對話框并單擊 Cursor Loca2 751第 23 卷第 2 期 宋建軍等 :汽車虛擬設(shè)計中 U G的應(yīng)用 tion 圖標(biāo) ,然后利用鼠標(biāo)任意在繪圖區(qū)中選取想要 旋轉(zhuǎn)的位置 ,即可完成零件的加入。 我們可以根據(jù)裝配次序依次裝配。部件之間 的位置關(guān)系可根據(jù) Reposition 來調(diào)整。當(dāng)卡車模型 裝配好后 U G會對工時定額、干涉等做出建議。 裝配好的卡車模型如圖 4。 4 結(jié)論與展望 虛擬設(shè)計是一種全新設(shè)計概念 ,是知識經(jīng)濟(jì)時 代制造技術(shù)革新的重要標(biāo)志。而 U G是一個高度集 成的 CAD/ CAM/ CAE 軟件系統(tǒng) ,可應(yīng)用于整個產(chǎn) 品的開發(fā)過程 ,包括產(chǎn)品的概念設(shè)計、建模、分析及 加工。在設(shè)計的過程中可進(jìn)地有限元分析機(jī)構(gòu)、運(yùn) 動分析、動力學(xué)分析和仿真模擬 , 提高設(shè)計的可靠 性。 U G軟件在設(shè)計分析和制造領(lǐng)域里所提供的新 功能 , 將現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)的能力提高到一個嶄新的水 圖 4 汽車的三維模型 Fig. 4 Three2dimensional model of the car 平 ,它真正為工程師提供了一個虛擬產(chǎn)品開發(fā)的環(huán) 境。 參考文獻(xiàn) : 1 馬秋成 1 U G實用教程 M 1 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2001130. Application of UG in Car Fictitions Design SONG Jian2jun , D U Shi2wen , YAN Xian2guo ( Taiyuan Heavy Mach. Inst . , Taiyuan 030024 ,China) Abstract : Three2dimensional fictitions design is a necessary trend in machinery design. U G , a three2dimensional design software , was applied to the design of modular car s parts and the assem2 bly of modular car are realized based on it . The practice proves that machinery design can be changed from the“ two2dimensional” design to“ three2dimensional” design by using the U G soft2 ware. Key words :U G car modeling ; fictitions design 851 太 原 重 型 機(jī) 械 學(xué) 院 學(xué) 報 2002 年